Способ многоканального измерения напряжений

СОЮЗ СОВЕТСКИХаоииипашмикРЕСПУБЛИК ЯО 1129538 А Заи С 01 К 19 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ асюхно й, А.В погрешности, ной величины льшем половиныдля формированщих значенийнее значениекода, причемоотношения зад по едую и те еделяют но е ср фрово прира- числа ние ци выбир т и бра-и фроУврешя каналая по торой напр роиз-ений. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57) СПОСОБ МНОГОКАНАЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ, основаннный нациклическом опросе каналов, последовательном преобразовании каждогонапряжения во временной интервал,число импульсов и цифровой код, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности измерения, при оп-.росе каждого из каналов цифровой кодвоспроизводится дважды, определяютприращение и среднее значение цифрового кода, осуществляют формированиеИ текущих зйачений цифрового кода,суммируя среднее значение с приращением через равные промежутки времени,вновь воспроизводят реальный цифровойкод, сравнивают его с п-м текущим значением, определяют абсолютную погрешность измерения, и при еезначении, меньшем или равном половине заданной величины, продолжаютформирование. следующих и текущихзначений цифрового кода по ранееенайденным приращению и среднему зна-чению, а при значении абсолютной с1й - число каналовмаксимальное врезования напряженивой код по одномуУ- заданная абсолютность измерения;8 - максимум модуляводной измеряемых1 11295Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначенодля использования при построенииинформационно-измерительных систем с1 преобразователем информации, поступающей от датчиков в виде постоянного или медленно меняющегося напряжения,Известен способ многоканальногоизмерения напряжений, включающий одновременный опрос каналов, преобразование напряжения по каждому иэ каналов в цифровой код посредствомпреобразования измеряемого напряжения во временной интервал, заполнения его импульсами фиксированнойчастоты и подсчета количества импульсов, а также формирование выходныхкодов по каждому из каналов 1 .Недостаток известного способазаключается в высокой трудоемкостипрактической реализации, связаннойс необходимостью одновременного преобразования напряжений по всем каналам, что приводит с недопустимомувозрастанию аппаратурных затрат ужепри числе каналов более. десяти.Наиболее близким к изобретениюявляется способ многоканального измерения напряжений, предусматриваюЗОщий циклический опрос каналов, последовательное преобразование каждого напряжения во временной интервал,число импульсов и цифровой код 2 3.Недостатком указанного способаявляется низкая точность измерения,обусловленная тем, что при значительном числе каналов возрастаетвеличина интервала времени между соседними опросами каждого иэ каналов,и измеряемое напряжение успевает из- фмениться эа это время на значительную величину, Так при числе каналов,равном 100, средней скорости преобразования напряжения в код порядка 1 мси максимальной скорости изменения 45входных напряжений 1 В/с, абсолютнаяпогоешность поеобоазования составляет 100 мВ. Кроме того, известныйспособ не позволяет исключить влияние помех на результат измерения, 0Цель изобретения - повьппение точности измерения.Поставленная цель достигается тем,.что согласно способу многоканальногоизмерения напряжений, основанному на циклическом опРосе каналов,последовательном преобразовании каждого напряжения во временной интер 38 2вал, число импульсов и цйфровой код,при опросе каждого из каналов цифровой код воспроизводят дважды, определяют приращение и среднее значение цифрового копа, осшествляютформирование текущих значений циф"рового кода, суммируя среднее значение с приращением через равныепромежутки времени, вновь воспроизводят реальный цифровой код, сравнивают его с и-м текущим значениемопределяют абсолютную погрешностьизмерения, и при ее значении, меньшем или равном половине заданной величины, продолжают формирование следующих о текущих значений цифровогокода по ранее найденным приращениюи среднему значению, а при значенииабсолютной погрешности, большем половины заданной величины, для формирования последующих о текущих эначений определяют новые среднее значение и приращение цифрового кода,причем число ь выбирают иэ соотношения;В П.1г""макс огде о - число каналов,Т - максимальное время преобразования напряжения в цифровой код по одному каналу;Р- заданная абсолютная погреп 1- ность измерения;В - максимум модуля второй произ.водной измеряемых напряжений;На фиг.1 изображена временнаядиаграмма. пояснчщая сущность способа многоканального измерения напряжения; на фиг,2 - функпиональнаясхема устройства, реализующего предлагаемый способ.Способ многоканального измерениянапряжений осуществляют следующимобразом.Порядок .опроса каналов может бытькак жестким, определяемым программно, так и адаптивным, т.е. корректироваться в процессе проведенчя измерений в зависимости от активности датчиков. При переходе к опросу 1-го датчика (канала) преобразование напряжения в код осуществляют дважды подряд, определяя соответствующие цифровые значения М;1 - й, и их разность Ь 1. Преобразования по 1-му каналу осуществляют сравнением напряжения по данному каналу с пилообразным. Среднее значение указанных1129538 4чает ко входу АЦП 6 соответствующий е датчик (канал 1. Число-импульсныйкод с выхода АЦП 6 через мультиплексор 5 поступает в накапливающие сумматоры 9 и 10 соответствующего кау- ,нала, номер которого также определяется дешифратором 3. В сумматоре 9осуществляется вычитание кодов соотю- ветствующего канала, т.е. формироу 1 О вание приращения кода, в сумматоре10 - определение среднего арифметического двух соседних значений преобразуемой величины (два последовательных значения кода с выхода АЦП 615 суммируются,и выходной код беретсясо сдвигом, что эквивалентно деле- и- нию на два), На вход параллельного ф. сумматора 12 поступает среднее значение кода и приращение, умноженноена коэффициент, определяемый выходным кодом сумматора 14, Выход сумматора 12 соединен с выходом устройства и с одним из входов блока 13сравнения, на второй вход которого я 25 поступает код из АЦП 6, Блок 13 стробируется сигналом с выхода дешифратора 3, на вход которого подаетсявыходной сигнал блока 13, в зависимости от. которого дешифратор 3 управляет мультиплексором 4 При погрешности меньшей допустимой второе подряд преобразование величины в данномканале не производится, а вход АЦП 6подключается к следующему каналу.Проведенные исследования показывают, что при максимальном модулевторой производной входного сигнала0,1 В/с , максимальном времени преоб"разования 1 мс, числе каналов 100абсолютная погрешность преобразовас- ния может быть снижена по сравнению40с известными способами по меньшей ых мере на 1-2 порядка. 3кодов М принимают за начальноесрзначение и осуществляют формированитекущего значения выходного кода по1-му каналу, суммируя начальное значение с величиной Я 1 раз через интервалы времени Т(на фиг.1 полченные значения цифрового кода обозначены треугольниками).В момент времени 1, соответствущий окончанию преобразования по 1 -мканалу, переходят к преобразованиюпо (1+11 -му каналу, повторяя описанные опирации.Через интервал времени, равный,д оц вновь преобразуют О в код,сравнивают его с текущим значениемвыходного кода, равным Й с + и 41 и. оределяютд",:)8-й; -пдК;где К - коэфициент пройорцисйальности междувходным напряжением и соответствующим ему кодом,При д" ,6 д"Й переходят к опросу(1+1 )-го канала, продолжая формирование выходного кода по 1-му каналу по старому алгоритму, т,е. исходиз определенных ранее значений В 1 исРВ случае О ) Р(2 по,торяют пр ео бр азование напряжения в.цифровой коди образуют новые значения 11 и Исрчто проиллюстрировано на временнойдиаграмме (1+1)-го канала.Устройство для реализации предлагаемого способа многоканального измерения напряжений (фиг.2 ) содержитгенератор 1, двоичный счетчик 2,дешифратор 3, мультиплексоры 4 и 5,(например, ИМС 564 КП 2), аналогоцифровой преобразователь (АЦП ) 6,кодовый преобразователь 7 параллельного двоичного кода в унитарный (чило-импульсный), ь блоков 8 формирования выходного кода, каждый из которвключает два накапливающих сумматора9 и 10 блоки 11 умножения парал 1 945лельный сумматор 12, блок 13 сравнения кодов и накапливающий сумматор 14,Устройство работает следующим образом.Импульсы с выхода генератора 1поступают на вход счетчика 2, выхо-50ды которого соединены со входамидешифратора 3. Последний управляетмультиплексором ,4, который подклюТаким образом, предлагаемйй способ обеспечивает значительное повышение точности измерения медленноменяющихся напряжений за счет учета характера изменения входных сигналов. В то же время при неизменнойточности число каналов может бытьувеличено в 10 раз, во столько жераз может быть увеличена производительность измерения.1129538 й й Редактор М,Веселова Гири ПодписноеР ППП "Патент", г.Ужгород, ул. Проектная,Фил каз 9444/35 ВНИИПИ Госуд но делам и 113035, Москва